JPH10509020A

JPH10509020A - 電動モータの配置

Info

Publication number: JPH10509020A
Application number: JP8516783A
Authority: JP
Inventors: ストリドスベルグ，レンナルト
Original assignee: ストリドスベルグイノベイションアクチボラゲット
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1998-09-02
Also published as: WO1996016465A2; WO1996016465A3; AU3997595A; EP0872007A2; US5917259A

Abstract

(57)【要約】モータの回転軸３０１の、負荷と結合する末端部が拡大されている。拡大された末端部には、メカニカルカップリングの少なくとも一部が装着される凹所が回転軸の軸方向に形成されている。よって、このカップリングの内側端板３１１、可撓性の中間素子３０９および外側端板３１０の少なくとも１つが上記の凹所に挿入される。カップリングのいくつかの部分は、モータのベアリング３０５、回転子巻線３１９、永久磁石３１７あるいはエアギャップの軸方向領域に位置づけられている。この構成により、負荷に組み込まれるモータの軸方向長さを短くでき、モータと負荷ベアリングを保護し、モータと負荷との機械的結合剛性を高めることができ、モータの熱発生部と負荷シャーシの熱溜との間の熱インピーダンスを下げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】電動モータの配置技術分野本発明は、電動モータを負荷に連結する装置、そのために特別に構成された電動モータ及びこの装置及びモータに使われる機械的連結要素に関する。背景多くの機械において、電動モータが、電動モータ自体の中に配置されるものの他に軸受を必要とするような負荷を駆動するために用いられる。そのような場合には、モータの軸は、通常モータ内の軸受を有し、負荷は、機械内に軸受を有している。共通軸配置となるように、モータの軸は、ある種の機械継手すなわちメカニカルカップリングによって負荷の軸に連結されている。継手は、モータの軸と負荷の軸との間の半径方向及び角度方向の不整合の普通の発生を吸収することができるように、十分な弾性でモータのトルクを負荷の軸に伝達する目的を有している。継手は、許容できる低いねじり弾性と許容できる低い機械的遊びでもって、これを実行する。ポンプやファンやコンベアベルトを駆動するような、あまり正確でなくてよい仕事をするサーボモータや従来の電動モータは共に、軸方向に非常に長い追加的長さを必要とする継手を用いて、負荷に接続されることがある。それぞれが強固な軸受を有している２つの共軸ユニットの組立体の軸方向長さを減少させるための装置が、従来から知られている。これら装置の多くは、遠方の大きな主たる機械の操作に必要な小さな追加的ユニットに関している。タコゼネレータやレゾルバやエンコーダや励磁機のようなこれら追加的ユニットは、簡単な継手構成を可能とするような非常に低い或いはほとんど無視してよいようなトルクを必要とする。従来の技術米国特許第２９５６１８７号は、励磁機が同期発電機の主軸の端部タップに孔設された環状の穴を用いて同期発電機に接続される方法を開示している。励磁機及び発電機は共に、軸の両端に軸受を有している。発電機の軸の直径は、端部において、発電機の後端の玉軸受を固定するのに普通に使われる方法で減少されている。励磁機を動かすのに必要なトルクは、発電機を動かすのに必要なトルクよりもはるかに小さい。従って、励磁機を駆動するのに使われる継手は、発電機の軸或いはその軸受の所要外径寸法に影響することなく、発電機の軸の軸受タップに孔設された環状の穴に挿入され得るのである。スウェーデン国特許出願公報ＳＥ−Ａ３５２４９１号は、鉄道車両の車輪軸に取り付けられるようになった発電機を開示している。軸方向長さを減じるために、回転子軸受が、回転子内に相互に近接して設置されている。回転子すなわちロータの一側の外側の可撓性の継手が、回転子軸と同心の低速軸を駆動する。この低速軸は、発電機回転子の全長にわたって延びており、回転子の他側の外側の遊星ギア箱を駆動する。回転子は、駆動低速軸の角速度の７倍の角速度で、この遊星ギア箱から駆動されるようになっている。米国特許第３５６０７７４号は、いかなる軸受をも有していないと思われる管状の回転子を備えたステップモータを開示している。出力軸は、管状回転子を貫通している。管状回転子は、固定子の内面に常に接触しているようである。固定子の内径は、回転子の外径よりも大きい。回転子は、出力軸に対して中心を異にして移動する。従って、継手は、回転子のトルクを出力軸に伝達するのに必要である。これら継手は、２つの出力軸軸受の間に配置される。スウェーデン国特許出願公報ＳＥ−Ａ３６９８０８号は、ポンプを駆動するモータを開示している。ポンプ軸は、完全な軸受の組を有しているが、モータは、ポンプから遠い端部に軸受を有しているだけである。ポンプに面する回転子端部においては、回転子は、キイスロットを有する環状装置が挿入される中央部に、可撓性の端部円板を有している。このキイスロットは、従動ポンプ軸にはまり、この従動ポンプ軸は、回転子のキイスロットにはまるキイを有している。半径方向に固定された軸受を備えた２つの軸を整合する上での問題は、この場合には、モータ軸受の１つを減少させることで解決されている。西独特許ＤＥ−Ｃ２２８１９７６５号は、タコメーター発電機を開示する。発電機を駆動するために必要とされるトルクは、ローター内に入り且つローターの内側の可撓性カップリングにより内側ローターシャフトに接続されるシャフトを介して供給される。この特許に示されるシャフトは、サーボモーターとそのタコジェネレーターとの間の通常は非常に剛性の高いシャフトに比して非常に薄く、即ち、シャフトは、発電機外径の１／１１且つローター直径の約１／８の直径を有する。必要とされる捩じり剛性は、しかし、引用された出願は鉄道車両の速度測定に関するので、非常に低い。鉄道車両の加速度は非常に低いので、タコメーターローターの加速に必要とされるトルクはまた、非常に低く、タコジェネレーターから取り出される電力を供給するために必要とされるトルクは、無視できる。該特許に於いて、それによるタコジェネレーターは、従来のタコジェネレーターより非常に大きい直径を有するが、しかしまた、より短い軸線方向長さを有することが指摘されている。また、該発明に向けられた応用においては、より大きい発電機直径により占められるスペースは、その速度が測定されるべき装置がタコメーターの直径より著しく大きい直径を有するので、以前は使用されてこなかったことが指摘されている。また、拡大された発電機直径は、極数の著しい高さを可能にし、従って、脈動の小さい出力信号を可能にすることが指摘されている。刊行された英国特許出願ＧＢ−Ａ２１１７５７２号は、位置センサーをモーターに接続する時に連結する可撓性軸継手の代替を開示する。センサーとモーターとは共通軸線ユニットであり、互いに半径方向に剛性の高い軸受けを有している。センサーとモーターとのフレームを剛性高く接続し且つシャフトの間に可撓性のカップリングを使用する代わりに、シャフトは剛性の高いカップリングにより結合され、二つのフレームは捩じり剛性が高くしかし半径方向に可撓性のダイアフラムにより結合される。示される実施例、例えば第４図を参照、は第２図に比して、ベローズカップリングを使用する従来の実施例の軸線方向長さより短い軸線方向長さを可能にしているように見えない。米国特許ＵＳ−Ａ４５７７１２７号は、ハーモニックドライブ歯車箱のカップ形ケーシングの内側に挿入された電動モーターを有するロボットアクチュエーターを開示する。同心のモーターとハーモニックドライブの中心に、カップリング１３５（第３図を見よ）がある。カップリングからの第３図内のシャフト１３３と１３１は、モーターとハーモニックドライブと共に共通軸線に配置されしかしモーターとハーモニックドライブの外側に配置されるレゾルバ１１８と１４１を駆動する。概略本発明の目的は、機械的カップリングすなわちメカニカルカップリングの素子又は要素がモーターケースの内側に少なくても部分的に配置されることを可能にする、負荷に電動モーターを接続する装置を提供することであり、それにより、結合されたカップリングとモーターの軸線方向長さを減少させる。本発明のもう一つの目的は、必要とされる機械的カップリング要素がモーターとその負荷との間でトルクを伝達することを可能にする機械的レイアウトを有してモーターケースの内側に少なくても部分的に配置される、モーターを提供することであり、それにより、結合されたカップリングとモーターの軸線方向長さを減少させる。本発明のもう一つの目的は、モーターと負荷との軸受けとシャフト、並びにそれらの間の機械的カップリングが、環境からの攻撃的ガス、固体粒子或いは流体から保護されるように、モーターが負荷のシャーシ或いはフレームに直接に取り付けられることを可能にする機械的レイアウトを有する電動モーターを提供することである。本発明のもう一つの目的は、モーターと負荷との軸受けとシャフト、並びにそれらの間の機械的カップリングが、人間の手、ペット等との接触事故から回避可能であるように、モーターが負荷のシャーシ或いはフレームに直接に取り付けられることを可能にする機械的レイアウトを有する電動モーターを提供することである。本発明のもう一つの目的は、モーターからの熱が熱溜め(heat sink)として負荷のフレーム或いはシャーシを使用できるように、モーターが負荷のシャーシ或いはフレームに直接に取り付けられることを可能にする機械的レイアウトを有する電動モーターを提供することである。本発明のもう一つの目的は、モーターが負荷のシャーシ或いはフレームに直接に取り付けられて、モーターフレームと負荷シャーシとの間の非常に剛性の高い機械的接続を可能にする機械的レイアウトを有する電動モーターを提供することであり、それにより、より剛性の高いサーボ制御の実施を可能にする。これらの目的は、本発明により達成され、その特徴は、付属する請求項から明らかである。負荷に装架された電動モーターの組立体の短い軸長さを許すために、モーターの軸の端部に開口部、凹所又は空洞が設けられている。この開口部は実質的に平坦な端面から軸内に軸方向に延在している。開口部はメカニカルカップリングの少なくとも一部を受け入れるように寸法が決められている。開口部は概ねモーター、すなわちモーター軸全体を貫通していないが、勿論、軸を貫通した小直径の穴があってもよい。この穴は、カップリング要素又はエレメントを包含、又は少なくとも部分的に包むように意図された開口部の直径よりずっと小さい直径を有している。概ね標準のカップリングの内部端板は、軸を受け入れるための中央穴を持たないように、そのかわりに、凹所の底面の対応中央穴に嵌合する中央突起を持つように部分的に変更されている。内部端板は外部端板の中央穴を介して利用できるねじによって底面に固定されている。サーボ適用のために、メカニカルカップリングはサーボモーター駆動のために一般に使用されている形式、すなわち、無視し得る機械的遊びと高剛性を有したカップリングであることが好ましい。モーター負荷側ベアリングの内径は、機械的強度要件を満たす、又は開口部がモーター軸中心に形成されて、この開口部にメカニカルカップリングが挿入されることを許すため、一般に使用されているモーターの大きさに合ったモーター軸径を提供するために必要な程度を越える値に増加されている。開口部は、メカニカルカップリングの弾性部材の少なくとも一部がモーターベアリングの軸領域内、特に、２つの円筒のどれかの領域内に位置されることを許すに十分な深さを好適に有していて、それの包囲面がベアリングの内側又は外側リングによって画定されている。したがって、電動モーターの回転子の回転運動を負荷に連結する装置は、慣習的に、回転子の軸端及び負荷の軸に取り付けられたメカニカルカップリングエレメントを有している。回転子の軸端の開口部、空洞又は凹所は軸端面から軸方向に延在し、この空洞又は凹所内へのメカニカルカップリングエレメントの少なくとも一部の挿入を許している。空洞は好ましくは円筒であり、軸を貫通していないが、モーターの回転軸線と直交している平坦であってもよい底面を有している。電動モーターは、従来の態様で、軸の負荷端で回転軸を支持する回転ベアリングを有してもよい。したがって、空洞又は凹所は、回転子の軸の端部中に遠く又は深く延在することができるので、メカニカルカップリングエレメントの少なくとも一部が、軸方向に見て、モーターの回転軸線に直交するベアリングの中央を通る面のようなベアリングのどこかを通る面を越えて位置している。電動モーターは、当然、負荷端で回転子の軸を支持する第一の回転ベアリングと、回転子の軸の反対側の端で回転子の軸を支持する第二の回転ベアリングとを有することができる。凹所又は空洞したがってカップリングの一部を収容するために、第一のベアリングの内径は第二のベアリングの内径よりかなり大きく、例えば、第一のベアリングの内径は第二のベアリングの内径より少なくとも２５％、好適には少なくとも５０％以上である。したがって、これは、回転子の軸が、空洞又は凹所が軸端中に延在する領域で、回転子の軸の隣接部分と比べて、増大された直径を有することを意味する。通例のように、電動モータはロータの表面にある空隙すなわちエアギャップにわたって磁界を発生させる電機子巻線と、ある種のモータについては永久磁石を有する。それで、空洞すなわち凹所は、機械的カップリングの少なくとも一部、例えば内端板と可撓性のある中間のカップリング要素が巻線、空隙または磁石のある部分の軸線方向の領域に位置し、すなわち電機子巻線または空隙または磁石の最外方部分または側を通り、軸線方向で見て負荷または機械的カップリングの要素に最も隣接した垂直面を軸線方向に越えて、すなわち該垂直面より深く位置するまでロータ軸の端部内に延在している。好適実施例において、空洞すなわち凹所は、本質的に全体の機械的カップリングが空洞すなわち凹所の内部に位置し得るような深さを有し、すなわち配設されている。空洞すなわち凹所および機械的カップリングは、それで機械的カップリングの要素の端面すなわち外端面が電動モータの軸線方向の側面と本質的に同一の面に位置するような寸法を有し、すなわち配設されている。機械的カップリングの要素は、通例のように第１の端面、第２の端面およびカップリングの回転軸線に関して端板の間である程度の軸線方向の片寄りを許容する、例えば可撓性または弾性のある中間素子又は要素を含み得る。端板の少なくとも一方および例えば機械的カップリングの要素のうちの中間要素は、それで空洞すなわち凹所の完全に内部に取り付け位置させることができ、かくして空洞すなわち凹所の最外方部分を通る垂直面を越えて内部、すなわち軸線方向に位置することができる。使用される機械的カップリングは、その回転軸線に対して本質的に垂直な面内に位置した本質的に平坦な外方表面を形状づけられた一方の端板を有し得る。第１の端板は、該本質的に平坦な表面で、電動モータの回転軸の対応した、本質的に平坦な表面と接触することができ、かくしてモータからカップリングへのトルクは、これらの表面において、または介して伝達される。かくして、ねじのような保持要素は第１の端板に配設され、かつ該端板の該本質的に平坦な表面を貫通して、電動モータの対応した、本質的に平坦な表面で、好ましくはモータの軸端部にある空洞すなわち凹所の内方の底部表面で第１の端板を保持する。第２の、対向した端板は、通例のようにカップリングの回転軸線に沿って軸線方向に延びる貫通穴を有し、この穴は、保持要素が例えばねじ回しまたは類似の工具によって該穴を通して近接可能なように、該穴、カップリングの中間要素および保持要素が配設される場合、負荷の軸を受け入れるように意図されている。図面の簡単な説明本発明の添付図面に示されている特定の実施例を参照して以下に説明されるが、これらの実施例は本発明を限定するものではなく、本発明の範囲および特徴は請求の範囲の欄に記載されており、第１図は、捩りに対して剛性な軸継手を使用してモーターを負荷装置に連結する従来技術の連結構造を示す断面図、第２図は、遊びがかなり大きい軸継手を使用してモーターを負荷装置に連結する従来技術の連結構造を示す断面図、第３図は、捩りに対して剛性な軸継手を使用してモーターを負荷装置に連結する空間節約型の連結構造を示す断面図、第４図は、遊びがかなり大きい軸継手を使用してモーターを負荷装置に連結する代替の空間節約型の連結構造を示す断面図、第５ａ図は、負荷装置に連結するための捩りに対して剛性な空間節約型の連結構造用に設計された６極ブラシ無しサーボモーターローターの立面図、第５ｂ図は、第５ａ図のローターの線Ａ−Ａに沿う断面図、第６ａ図は、負荷装置に連結するための捩りに対して剛性な空間節約型の連結構造用に設計されたブラシ整流式ディスクローターのサーボモーターの断面図、第６ｂ図は、第６ａ図のモーター用の代替連結構造の断面図である。詳細な説明サーボモーター用の従来構造の例が第１図の断面図に示されている。トルクはモーターローター１０１に作用し、したがってその軸に作用する。ローター１０１の磁気的作用部分に近い側から、モーターからのトルクが負荷側の軸に伝えられるその機械軸における位置までの距離１０２は、かなり長い。その間には、巻線ヘッド、モーター前部ローター軸受１０５、ローター前部スタブ軸部分１０３、モーター軸継手の固定具１１１、および継手の弾性部品１０９の全長が含まれる。二つの軸間にほんの小さな半径方向変位しか得ないためには、モーターの環状ショルダー１０６および機械シャーシの環状ショルダー１０７が連結部材１０８に嵌合するように作られねばならない。潜在的な半径方向の整合誤差は、連結部材１０８に対するショルダー１０６の取付け、および連結部材１０８に対するショルダー１０７の取付けのいずれにおいても発生することが観察される。図示された継手部分１０９は購入することのできる金属製ベロー型継手であって、二つの端部部品であるブレース(brace)１１０，１１１を有しており、それらのブレースの内径はねじ１１２，１１３を締付けることで縮小させることができる。従来構造の他の例は第２図の断面図に示されている。トルクはモーターローター２０１およびその軸に作用する。ローター側面から、モーターからのトルクが負荷側の軸に伝えられるその機械軸における位置までの距離２０２は、かなり長い。その距離は、ローター前部軸２０３および継手２０９で構成される。距離２０２は、巻線ヘッド２０４、モーター前部ローター軸受２０５、ローター前部軸受２０３、および継手２０９の全長を含む。モーターおよび負荷装置の二つの回転軸間に小さな半径方向変位しか得ないためには、第１図を参照して説明したように、モーターの環状ショルダー２０６および機械シャーシの環状ショルダー２０７が連結部材２０８に嵌合するように作られねばならない。潜在的は半径方向の整合誤差は、連続部材２０８に対するショルダー２０６の取付け、および連結部材２０８に対するショルダー２０７の取付けのいずれにおいても発生することが観察される。図示された継手２０９は購入することのできる「オルダム（oldham）」継手であって、二つの端部部品２１０，２１１を含んでおり、それらの端部部品の内径はねじ２１２，２１３を締付けることで縮小させることができる。第３図には、上述で定義したような距離を短縮した継手が特別に設計されたモーター用に示されている。トルクはローター永久磁石３１７とステータ３１８と相互作用によってモーターローター３０１に作用するのであり、ステータ３１８の巻線ヘッドは３１９で示されている。ローターの近接側から、モーターからのトルクが負荷側の軸に伝えられるその機械軸における位置までの距離３０２は、かなり短い。弾性継手部分３０９は、軸線方向に見てモーターの磁気的作用部分３１７−３１８の内側に部分的に挿入される。図示された継手は、二つの端部部品３１０，３１１を有する購入可能な金属製ベロー型継手を僅かに改良したものである。改良した内側の部品３１１は円筒ピン３２０を有し、この円筒ピン３２０がローター３０１の環状開口に嵌合されており、これによりローター３０１と継手内側部品３１１との間の半径方向の良好な整合を実現している。この内側部品は、ねじ３２１によりローター３０１に締付け固定されている。これらのねじは、モーターを分解せずに、前部の継手端部部品３１０に形成されている開口３２２を通して丸頭六角ねじを使用して操作することができる。継手前部部品３１０は、購入可能な継手における標準部材である。継手軸開口３２２の内径は、ねじ３１２を締付けることで縮小させることができる。このねじは、モーター前部部品３１３の孔３２３を通して外部から操作することができる。孔３２３は、塵埃や流体が継手または軸受３０５、または図示していないが負荷装置の軸受に侵入するのを防ぐために、図示していないがねじ、キャップまたは他の装置でカバーされることができる。環状溝３１６の中のＯ−リングは継手および軸受を塵埃や流体からさらに保護し、モーター前部フランジ３０６が負荷軸を含んでなる機械シャーシに直接に取付けられることを保証する。第２図による構造は、したがってモーターが取付けられる機械の外部環境から侵入する腐食性または磨滅性のガス、流体または粒子からモーター、その軸および軸受、およびその負荷装置の軸および軸受を保護する簡単な解決策も可能にする。前部モーター軸受３０５は、継手の弾性部品３０９がローター内部に入れられるのを可能にするに十分な直径を有する。この直径の大きなことは、与えられた軸線方向または半径方向の負荷に対する従来技術の設計に比較して、軸受の摩擦力を増大させる。しかしながら図示した構造は、ローターに作用する軸線方向および半径方向の負荷を、従来のモーター軸設計で予測される負荷の小さな分数値にまで減少させる。それ故にモーター軸受は従来モーターよりも格段に軽量化され、したがってばね３２４による例の場合に関してローター軸に小さな遊びを与えるのに必要とされる軸線方向の予備負荷は減少させることができる。二つの軸間に小さな半径方向の変位しか得ないためには、モーターの環状ショルダー３０６は機械シャーシの環状凹部に嵌合するように有利に作られねばならない。あり得る半径方向の整合誤差は、ショルダー３０６をその凹部に組入れるときにのみ発生する。それ故に、このような二つの段付き継手のあるばあいに、第１図に示されたような従来構造とは逆に、モーターと機械シャーシとの間の半径方向の整合誤差に影響を与える唯一の継手が存在する。これは二つの因子によって予測される整合誤差をほぼ減少させるのであって、これらの因子は継手の弾性部品３０９の長さの短縮を可能にするのであり、したがって短い設計および捩りに対して一層剛性な継手を可能にする。蓋部材１０８の削除、および削除したモーター前部軸受もまた、モーターのトルク発生部品３１７，３１８と、負荷装置のトルク受止め部品との間における一層剛性な継手を構成する。増大した剛性は一層大きなサーボゲインを可能にし、したがって剛性的なサーボ作動を可能にする。第３図による構造は非常に小型な設計を与えることが明白である。多くのばあい、第３図によるモーターの全長は第１図に示された従来構造の部材１０８の長さにほぼ等しくなる。継手の弾性部品３０９に必要な長さは、半径方向の整合誤差を減少させたことで一層短くすることができる。第３図に示されるように、この短い弾性継手部品はローターのトルク発生部品の内側に収容されることができる。第３図に示される実施例によれば、標準的負荷軸はその内側端部が軸線方向に見てローターのトルク発生部品の内側に配置される。当業者に明白となるように、第３図を参照して説明した継手構造は、改良されたローターに適用されるときには、他の形式の継手のために、また他の形式の継手の内側部品のために、例えば金属製ベローの製造会社「ＧＥＲＷＡＨ」によって市販されている形式の基本的な継手端部部品のいずれかのためにも使用することができる。「Ｃ＆Ｋ」社のような幾つかの継手製造会社は、二つの軸に別々に取付けられるようになされる二つの別個の部品として供給されるベロー型継手を製造している。完成した継手は、２つの部品が互いに軽くプレスされて得られる。このような継手および基本的に他の総ての形式の継手が第３図に本質的に示されたような構造において使用できることは明白である。第３図に示された形式のモーターは、永久磁石および無ブラシ整流を含んでなるモーターである。しかしながら、第３図に示されるように構成された基本的な継手は、誘導モーター、或る種のステッパモーター、切換えられるリラクタンスモーター、および巻線付き鉄製ローターを有し、無鉄シリンダローターを有し、またディスク形ローターを有するブラシ整流のＤＣモーターのような殆ど全てのモーター技術において使用することができる。第４図には、駆動すべき機械に対して最終的に組付けられる前の状態で、モーターの断面図が示されている。最終的な組立て状態では、距離４０１はゼロに等しい。オルダム継手４０２，４０３，４０４のうちのモーター軸部品４０２がモーター前部シールド４０５の内側、およびボール軸受４０８の内側に配置されている。長い形式の継手では、その継手の部品はモーターの磁石作動部分の内側、すなわちローター４０６の内側にさらに深く挿入されることができる。これらの三つの継手部品のうちの二つの部品４０３，４０４は購入可能な標準部品である。第３図の３１１に対応する第３の部品は、ローター軸４０９の一体部品として作られている。環状溝４１６の中のＯ−リングは継手およびモーター、および負荷装置の軸受４０８，４０９を塵埃および流体から保護し、負荷軸を含んでなる機械シャーシ４１０にモーター前部フランジ４０５を直接に連結することを保証することができる。したがって、第４図による構造は、モーターが取付けられる機械の外部環境から侵入する腐食性または磨滅性のガス、流体または粒子から、モーター、それらの軸および軸受、およびその負荷装置の軸および軸受を保護する簡単な解決策を可能にする。前部モーター軸受４０８はモーターの内側に継手を入れることができるように十分な大きさの直径を有する。この直径の大きなことは、与えられた軸線方向または半径方向の負荷に対する従来技術の設計に比較して、軸受の摩擦力を増大させる。しかしながら図示した設計は、ローターに作用する軸線方向および半径方向の負荷を、従来のモーター軸で予測される負荷の小さな分数値にまで減少させる。それ故にこのモーター軸受は従来モーターにおけるよりも格段に小さくすることができる。第４図に示された形式のモーターは誘導モーターである。しかしながら、永久磁石を含み無ブラシ整流を有してなるモーター、ステッパモーター、切換えられるリラクタンスモーター、および巻線付き鉄製ローターを有し、無鉄シリンダローターを有し、またディスク形ローターを有するブラシ整流のＤＣモーターのような殆ど全てのモーター技術において使用することができる。第５ａ図および第５ｂ図には、６極ブラシレスサーボモーターローターが示されており、これは負荷装置に連結するための捩りに対して剛性な空間制約型連結装置用に設計されている。５０１のような永久磁石が電気用ステンレス鋼の孔付きシートのスタック５０２に取付けられている。これらのシートは六つの歯を有し、それらの歯は軸５０３，５０５，５０６，５０７の外部側の溝５０４に嵌合する。軸は、図面で見て左側端部である駆動側端部に円筒凹部を取囲む部品５０３を有しており、中央開口５０８を利用して、この円筒凹部の中に継手、例えば第３図示した継手のような捩れに対して剛性な継手を挿入できる。タップ孔５０９は、継手部品を正しい位置に保持するねじのために使用される。ローター軸は段付き部分を有し、５０６に前部軸受を、５０５に後部軸受を、また５０７に位置フィードバックリゾルバーを支持するようになされている。第６ａ図および第６ｂ図には、ブラシ整流を有するディスクローターＤＣサーボモーターが示されている。第６ａ図は数十年にわたってフランス国ディジョンのパルヴェックス（Ｐａｒｖｅｘ）社により「ＭＣ１３」とし販売されているモーターの簡略図を示している。ＡｌＮｉＣｏ合金製の永久磁石６０２，６０３が空隙で分けられており、空隙内にはディスクローター６０１が配置されている。等級ＩＰ５５のシール６０４は等級ＩＰ４４のラビリンス６０５によって保護されている。第６ｂ図は、内部に捩れに対して剛性な継手を含んでなる基本的に同じのモーターを示している。Ｏ−リング溝６０６の追加は機械に対する等級ＩＰ６８のシールがモーターにより駆動されることを可能にし、また付加的なＯ−リング６０８はモーター内部に対し同様な保護を与えている。勿論、各種の改良および追加は、本発明の精神および範囲から逸脱しないで組入れることができる。例えば、本発明は、ローターおよびその軸が一体ユニットとされているような回転軸端部を有する各種形態の電気モーターに適用することができる。他の形式の継手も使用できる。また、軸受は各種形式の軸受とすることができ、回転軸受である必要はない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．モータのロータの軸の端と負荷の軸の端とに結合されたメカニカルカップリング素子を含む、該ロータの回転運動を伝達する装置において、前記ロータの回転軸の端に空洞あるいは凹所を設け、該空洞あるいは凹所は、その端から軸方向に延在し、該凹所に前記メカニカルカップリング素子の少なくとも一部が挿入されていることを特徴とする装置。２．請求項１に記載の装置において、前記モータは、前記ロータの軸の一端を支持する回転ベアリングを有し、前記空洞あるいは凹所は、該ロータ軸の一端まで延在し、前記メカニカルカップリングの少なくとも一部が前記ベアリングを通る平面、特に該ベアリングの中心を通る平面を越えて軸方向に配置されることを特徴とする装置。３．請求項１に記載の装置において、前記モータは、前記ロータの軸の一端を支持する第１の回転ベアリングと、該ロータの軸の第２端で支持する第２回転ベアリングとを有し、前記第１回転ベアリングの内径は、前記第２回転ベアリングの内径よりかなり大きく、特に該第１回転ベアリングの内径は、該第２回転ベアリングの内径より少なくとも５０％大きくなっていることを特徴とする装置。４．請求項１に記載の装置において、前記ロータの軸は、前記空洞あるいは凹所が軸端に延在している領域で、その隣接部分より大きく拡大されていることを特徴とする装置。５．請求項１に記載の装置において、前記モータは、ロータの表面のエアギャップを横切る磁場を発生させる回転子コイルを含み、前記空洞あるいは凹所は、前記ロータの軸端まで延在し、前記メカニカルカップリング素子の少なくとも一部が、該回転子コイルの最外部分あるいは最外側を通る平面を越えて軸方向に延在し、すなわち、軸方向に見たときに、前記負荷あるいは前記メカニカルカップリング素子に最近接して配置されていることを特徴とする装置。６．請求項１による装置において、前記モータは、前記ロータの表面にエアギャップを有し、該エアギャップを横切って磁場が発生され、該モータのトルクを発生し、前記空洞あるいは凹所は、前記ロータの軸端まで延在し、前記メカニカルカップリング素子の少なくとも一部が、前記エアギップの最外部分あるいは最外側を通る平面を越えて軸方向に延在し、すなわち、軸方向に見たときに、前記負荷あるいは前記メカニカルカップリング素子に最近接して配置されていることを特徴とする装置。７．請求項１に記載の装置において、前記モータは、前記ロータの表面のエアギャップを横切る磁場を発生する一組の磁石を有し、前記空洞あるいは凹所は、前記ロータの軸端まで延在し、前記メカニカルカップリング素子の少なくとも一部が、前記一組の磁石の最外部分あるいは最外側を通る平面を越えて軸方向に延在し、すなわち、軸方向に見たときに、前記負荷あるいは前記メカニカルカップリング素子に最近接して配置されていることを特徴とする装置。８．請求項１に記載の装置において、前記空洞あるいは凹所は、前記メカニカルカップリングのほぼ全てが収容される深さとし、あるいはそのように形成されていることを特徴とする装置。９．請求項８に記載の装置において、前記空洞あるいは凹所および前記メカニカルカップリング素子は、該メカニカルカップリング素子の端面が前記モータの軸方向端面とほぼ同じ平面に配置されるように寸法づけられていることを特徴とする装置。１０．請求項１に記載の装置において、前記メカニカルカップリング素子は、第１板と、第２板と、これら双方の板の間で軸方向オフセットをある程度許容する中間素子とを含み、前記メカニカルカップリング素子の端板の少なくとも一つは、前記空洞あるいは凹所内に完全に装着受容され、すなわち、該空洞あるいは凹所の最外部分を通る平面の内側にあるいはこれを越えて、軸方向に配置されていることを特徴とする装置。１１．請求項１０に記載の装置において、前記中間要素が前記空所または凹所内にその全体が配設されていることを特徴とする装置。１２．ロータとステータとを備えた電動モータであって、機械的カップリング要素を介して該ロータの回転運動を負荷に接続するための軸端部を有するロータシャフトを前記ロータが備えている電動モータにおいて、前記ロータシャフトの軸端部に空所または凹所が形成されており、該空所または凹所が前記軸端部の端面から軸線方向に延在して前記機械的カップリング要素の少なくとも一部分が張込むことを許すようになっていることを特徴とする電動モータ。１３．請求項１２に記載のモータであって、前記ロータシャフトの端部で該ロータシャフトを支持するロータリーベアリングを備えているモータにおいて、前記空所または凹所は、前記機械的カップリング要素の少なくとも一部分が前記ベアリングを通る平面、特に該ベアリングの中心部を通る平面を軸線方向に越えて設けられるように、前記ロータシャフトの端部内に延びていることを特徴とするモータ。１４．請求項１２に記載のモータであって、前記ロータシャフトの端部で該ロータシャフトを支持する第１のロータリーベアリングと該ロータシャフトの第２の反対側の端部に設けられた第２のロータリーベアリングとを備えているモータにおいて、前記第１のロータリーベアリングの内径が前記第２のロータリーベアリングの内径よりかなり大きく、特に、第１のロータリーベアリングの内径は第２のロータリーベアリングの内径より少なくとも５０％以上大きいことを特徴とするモータ。１５．請求項１２に記載のモータにおいて、前記ロータシャフトが、前記空所または凹所が前記ロータシャフトの端部内に延びている領域では、該ロータシャフトの隣接する部分に比して、径が大きくなっていることを特徴とするモータ。１６．請求項１２に記載のモータであって、前記ロータの表面のエアーギャップを横切る磁界を発生させるための電機子巻線を備えたモータにおいて、前記機械的カップリング要素の少なくとも一部分が前記電機子巻線の最外方部または側部を通る平面を軸線方向に越えて配設されることができるように、すなわち軸線方向から見て、負荷または機械的カップリング要素に最も隣接して配設されることができるように、前記空所または凹所が前記ロータシャフトの端部内に延びていることを特徴とするモータ。１７．請求項１２に記載のモータであって、前記ロータの表面にエアーギャップを有し、このエアーギャップを横切って磁界が発生しトルクを生じるモータにおいて、前記機械的カップリング要素の少なくとも一部分が前記エアーギャップの最外方部または側部を通る平面を軸線方向に越えて配設されることができるように、すなわち軸線方向から見て、負荷または機械的カップリング要素に最も隣接して配設されることができるように、前記空所または凹所が前記ロータシャフトの端部内に延びていることを特徴とするモータ。１８．請求項１２に記載のモータであって、前記ロータの表面のエアーギャップを横切る磁界を発生させる一組の磁石を備えたモータにおいて、前記機械的カップリング要素の少なくとも一部分が前記磁石の最外方部または側部を通る平面を軸線方向に越えて配設されることができるように、すなわち軸線方向から見て、負荷または機械的カップリング要素に最も隣接して配設されることができるように、前記空所または凹所が前記ロータシャフトの端部内に延びていることを特徴とするモータ。１９．請求項１２に記載のモータにおいて、前記機械的カップリング要素のほぼ全体が前記空所または凹所内に配設されることができるような深さを該空所または凹所が有しているかそのように該空所または凹所が構成されていることを特徴とするモータ。２０．請求項１９に記載のモータにおいて、前記空所または凹所が、前記メカニカルカップリング素子の端面が本質的に前記電動モータの軸線側部表面と同一面に位置することができるように寸法を決められていることを特徴とするモータ。２１．ローターとステーターとを有する電動モータであって、該ローターは、ローター軸と、該ローター軸をその第一端で支持する第一回転ベアリングと、該ローター軸の第二端で支持する第二回転ベアリングを備えている電動モータにおいて、 −前記第一ベアリングの内径は前記第２ベアリングの内径よりかなり大きく、特に該第一ベアリングの内径が第二ベアリングの内径より少なくとも５０％以上大きく、 −前記第一ベアリングによって支持されている前記軸の径は前記第二ベアリングによって支持されている前記軸の径よりかなり大きく、特にその軸径は前記第一ベアリングの領域において前記第二ベアリングの領域の軸径より少なくとも５０％以上大きいことを、特徴とする電動モータ。２２．請求項２１に記載のモータにおいて、磁界が前記モータのトルクを生み出すために前記ローターの表面におけるエアギャップにわたって発生され、前記軸の径が、前記エアギャップの軸線領域の少なくとも一部分、特に前記第一ベアリングに最も近接して位置される部分において、本質的に該第一ベアリングの領域においてと同じであることを特徴とするモータ。２３．請求項２１に記載のモータにおいて、前記軸の径は、少なくとも前記ローターの表面でエアギャップにわたって磁界を発生する電機子巻線の軸線領域の一部分、特に前記第一ベアリングに最も近接して位置される部分において、本質的に前記第一ベアリングの領域においてと同じであることを特徴とするモータ。２４．請求項２１のモータにおいて、前記軸の径が、少なくとも前記ローターの表面のエアギャップにわたって磁界を発生する一式の磁石の軸線領域の一部分、特に前記第一ベアリングの領域に最も近接して位置される部分において、本質的に前記第一ベアリングの領域においてと同じであることを特徴とするモータ。２５．電動モータのローターの軸を負荷と結合するメカニカルカップリングであって、該メカニカルカップリング素子は、前記電動モータに取り付けられるようにされる第一板と、第二端板と、該端板の間の軸線のずれを許容する中間素子とを備えるメカニカルカップリングにおいて、前記第一端板は、該カップリングの回転軸線と直角な面に本質的に位置される、本質的に平坦な表面を有し、該第一端板は、この本質的に平坦な表面によって、前記電動モータの回転軸の対応する本質的に平坦な表面と結合するようにされ、前記モータから前記カップリングへのトルクはこれらの表面においてまたはこれらの表面を介して伝達されることを特徴とするメカニカルカップリング。２６．請求項２５のカップリングにおいて、前記第一端板を電動モータの対応する本質的に平坦な表面に保持するために、保持素子が前記第一端板に配置されかつその本質的に平坦な表面を通過することを特徴とするカップリング。２７．請求項２６のカップリングにおいて、前記第二端板が前記カップリングの回転軸線に沿って軸線方向に延びる貫通穴を有し、この貫通穴が負荷の軸を受け入れるようにされ、該貫通穴と、前記中間素子と、前記保持素子とが、該保持素子が該貫通穴を通って近接可能となるように配置されることを特徴とするカップリング。